Практическое использование явления истечения жидкости

Явление истечения жидкости из отверстий и насадков различ­ных типов широко используется в технике.

Так, небольшие калиброванные отверстия необходимы в тех устройствах, где требуется точная дозировка жидкости: жиклеры для подачи топлива в карбюраторах, распылители в форсунках дизельных двигателей и др.

Работа гидравлических амортизаторов, предназначенных для гашения вертикальных колебаний, основана на перекачивании жидкости из одной полости амортизатора в другую через малые отверстия и каналы, создающие сопротивление перетеканию вяз­кой жидкости и поглощающие при этом энергию колебаний. Уст­ройство и работа автомобильных амортизаторов изучаются в курсе "Автомобиль" и поэтому здесь подробно не рассматриваются. Роль цилиндрических насадков выполняют различные патрубки, слу­жащие для выпуска воды из резервуаров, краны, трубы для про­пуска воды под насыпями для дорог, водовыпуски в теле плоти­ны и др.

Рассмотрим работу водовыпуска. Это цилиндрическая труба для спуска лишней воды, накопившейся перед плотиной во время паводка. Длина трубы l = 5,0 м, диаметр d = 1,2 м. Скорость подхода воды к плотине v_о = 0,5 м/с, глубина погружения центра трубы под постоянный уровень свободной поверхности Н = 8 м.

Выясним, можно ли считать данный водовыпуск работающим как цилиндрический насадок: l:d = 5,0:1,2 = 4,16, т. е. условие l = (3 - 5) d выполняется, следовательно, можно принять коэффи­циент расхода  = 0,82, как для цилиндрического насадка. Расход определится по формуле:

.

Конические расходящиеся насадки используются для замедле­ния течения жидкостей и соответственно увеличения их давления и расхода: в трубах под насыпями, в эжекторных (струйных) на­сосах, в качестве смесителей двух жидкостей (элева­торы), в отсасывающих трубах реактивных гидравлических тур­бин.

Конические сходящиеся насадки применяются в тех приборах и технических устройствах, где требуется получение больших вы­ходных скоростей жидкостей и увеличение силы и дальности поле­та струи: в пожарных брандспойтах, в форсунках для подачи топлива, в фонтанных соплах, в соплах активных гидравлических турбин. Особенно широко применение сходящихся насадков раз­личных конструкций в гидромониторах, предназначенных для раз­мыва грунта и разрушения горных пород.

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте классификацию отверстий и насадков.

2. Что такое сжатие струи, какие существуют виды сжатия?

3. Дайте определение коэффициента сжатия струи, коэффициентов скорости и расхода.

4. Напишите и объясните формулу для определения скорости истечения жидкости из малого отверстия в атмосферу.

5. Чем отличается истечение жидкости из малого отверстия в атмосферу от истечения через затопленное отверстие?

6. В чем различие характера истечения жидкости из малого отверстия и из насадков?

7. Перечислите основные типы насадков и охарактеризуйте особенности истечения жидкости из них.

8. Приведите примеры практического использования насадков различных типов.

9. Назовите приборы и технические устройства, где в качестве рабочего органа используются насадки.

10. Объясните принцип взаимодействия струи с твердой преградой.

11. От чего зависит сила удара струи о плоскую стенку?

12. Как зависит сила давления струи от формы пластинки?

Примерные темы рефератов

1. Использование законов истечения жидкости из отверстий и насадков в технике.

2. Исследование устройств и механизмов в конструкции автомобиля ГАЗ-53А, в которых используется принцип истечения жидкостей из отверстия.

3. Исследование устройств и механизмов трактора МТЗ-80, в которых использу­ется принцип истечения жидкостей из насадок.

4. Исследование устройства и принципа действия гидравлического амортизатора автомобиля на основе законов истечения жидкости.

5. Исследование устройства и принципа действия форсунки подачи топлива двигателя типа СМД-14.

11